轉(zhuǎn)爐汽化冷卻系統(tǒng)回收飽和蒸汽的利用

轉(zhuǎn)爐汽化冷卻系統(tǒng)回收飽和蒸汽的利用

1水資源回收利用近年來，國家大力推廣循環(huán)經(jīng)濟(jì)、綠色經(jīng)濟(jì)和低碳經(jīng)濟(jì)。與能耗高的鋼鐵相比，節(jié)能更為重要。不斷地提高能源的綜合利用效率,降低綜合能耗,成為企業(yè)可持續(xù)發(fā)展和競爭的必然趨勢。天鐵在煉鋼生產(chǎn)中,煉鋼轉(zhuǎn)爐汽化冷卻系統(tǒng)回收的蒸汽因其壓力波動大,含水量高,冬季用于生活取暖,夏季大部分蒸汽則放散,造成了熱能的浪費且污染了環(huán)境。天鐵集團(tuán)根據(jù)煉鋼廠現(xiàn)狀,將轉(zhuǎn)爐汽化冷卻系統(tǒng)回收的蒸汽,通過蒸汽系統(tǒng)的完善和工藝的優(yōu)化實現(xiàn)了飽和蒸汽發(fā)電,經(jīng)濟(jì)效益和社會效益顯著。2飽和蒸汽的產(chǎn)生和排放天鐵煉鋼車間現(xiàn)有3座45t/h轉(zhuǎn)爐,正常生產(chǎn)每座產(chǎn)汽量為12t/h,3座轉(zhuǎn)爐共產(chǎn)生飽和蒸汽量是36t/h,汽包出口蒸汽壓力0.8MPa;加熱爐汽化冷卻產(chǎn)汽10t/h,汽包出口蒸汽壓力0.8MPa;管網(wǎng)富裕蒸汽12～15t/h,壓力0.3～0.5MPa,溫度180℃?？傆嫺辉Ｕ羝?8～61t/h。3根據(jù)飽和蒸汽發(fā)電方案的確定3.1雙路供汽的基本方案由于煉鋼轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)作業(yè)的特點,造成其產(chǎn)生的汽化冷卻汽流量及壓力波動大,且為飽和蒸汽,品位較低,直接用于發(fā)電無論對于汽輪機(jī)組本體安全性還是生產(chǎn)組織連續(xù)運行都產(chǎn)生重要影響。為此,結(jié)合公司實際提出了對汽輪機(jī)采用雙路供汽,即一路為煉鋼轉(zhuǎn)爐汽化冷卻汽,另一路為低壓管網(wǎng)部分富裕的蒸汽(用于穩(wěn)定機(jī)組運行)。通過采用這一方案,可確定轉(zhuǎn)爐汽化冷卻系統(tǒng)回收的飽和蒸汽可用于發(fā)電。3.2汽輪發(fā)電機(jī)組配置及相關(guān)參數(shù)由于轉(zhuǎn)爐汽化冷卻系統(tǒng)發(fā)生的蒸汽波動較大,確定與蒸汽量相匹配的裝機(jī)容量關(guān)系到初期成本和運行的經(jīng)濟(jì)性。若發(fā)電機(jī)組選組裝機(jī)容量大,則機(jī)組長期處于低負(fù)荷造成初期投資的浪費;若發(fā)電機(jī)組裝機(jī)容量小,則會造成的蒸汽放散和熱能的浪費。通過增加蓄熱器可實現(xiàn)轉(zhuǎn)爐和加熱爐汽化冷卻汽汽壓的平穩(wěn)和完全回收,若汽壓的選定與低壓管網(wǎng)汽壓相當(dāng)(～0.5MPa),進(jìn)汽溫度≥150℃,以此為依據(jù)可得出汽輪機(jī)汽耗率7.92kg/kW.h(汽輪機(jī)廠家提供),蒸汽流量以61t/h計算,最大發(fā)電量可達(dá)到7.7MW,汽輪發(fā)電機(jī)組主要配置及相關(guān)參數(shù)如下。(1)汽輪機(jī)參數(shù)型號:S8-0.6額定功率/MW:8額定轉(zhuǎn)速/r/min:3000進(jìn)汽壓力/MPa(A):0.5進(jìn)汽溫度/℃:～152(飽和)型號:QF-9/6.3有功功率/MW:9定子電壓/kV:6.3額定轉(zhuǎn)速/r/min:3000頻率/Hz:50功率因數(shù):0.8(滯后)勵磁方式:無刷勵磁冷卻方式:空氣冷卻4汽源壓力大,濕度大,濕度大,汽源壓力不穩(wěn)定由于煉鋼轉(zhuǎn)爐汽化冷卻系統(tǒng)產(chǎn)生的蒸汽為飽和蒸汽,濕度大,同時汽源壓力不穩(wěn)定,用于汽輪機(jī)發(fā)電易發(fā)生水蝕現(xiàn)象。因此,飽和蒸汽發(fā)電機(jī)技術(shù)的關(guān)鍵是如何保證飽和蒸汽的品質(zhì)、干度和壓力的穩(wěn)定。4.1結(jié)垢阻礙發(fā)電機(jī)組運行煉鋼廠原轉(zhuǎn)爐汽化冷卻系統(tǒng)用冷卻水采用軟化水,不但影響汽化冷卻系統(tǒng)的換熱效果,產(chǎn)生的蒸汽也易在汽輪機(jī)內(nèi)產(chǎn)生結(jié)垢而阻塞汽輪機(jī)流道,影響汽輪機(jī)的安全經(jīng)濟(jì)運行。為此,采用化學(xué)除鹽水管網(wǎng)對原有水源進(jìn)行了置換,并將汽輪機(jī)凝結(jié)水并入除鹽水管網(wǎng),在提高汽化冷卻系統(tǒng)的換熱效果同時,有效地保證了蒸汽品質(zhì),并維持了基本的汽水平衡。見圖1。4.2蓄熱器補水接口根據(jù)轉(zhuǎn)爐配置情況,增設(shè)了4臺150m3蓄熱器。轉(zhuǎn)爐汽化冷卻蒸汽先進(jìn)入蓄熱器,經(jīng)過蓄熱器將不連續(xù)的、流量波動大的蒸汽轉(zhuǎn)變成相對穩(wěn)定的、連續(xù)供應(yīng)的蒸汽供送至汽輪發(fā)電機(jī)。蓄熱器補水由除鹽水管網(wǎng)引一路管道接至蓄熱器。蓄熱器排污水進(jìn)入排污擴(kuò)容器后排入排污井。見圖1。4.3雙路汽源汽氣系統(tǒng)運行效果(1)經(jīng)蓄熱器穩(wěn)壓后的蒸汽進(jìn)入分汽缸,而低壓管網(wǎng)富裕蒸汽也進(jìn)入分汽缸(進(jìn)分汽缸時設(shè)逆止門),在汽壓相對較低時,汽輪機(jī)運行實現(xiàn)了雙路汽源供汽,見圖1。由于低壓管網(wǎng)蒸汽具有30℃的過熱度,因此在雙路供汽的情況下有效地保證蒸汽干度,實際運行表明蒸汽過熱度平均達(dá)到15℃以上。(2)分汽缸出口蒸汽管道上設(shè)置蒸汽濾潔器,進(jìn)一步提高了蒸汽干度,尤其當(dāng)轉(zhuǎn)爐汽化冷卻汽壓力高而低壓管網(wǎng)蒸汽不能進(jìn)入分汽缸時,作用愈加明顯,有效地增加了系統(tǒng)的運行平穩(wěn)可靠性,提高了發(fā)電效率。4.4對比機(jī)組運行特性(1)在運行調(diào)節(jié)方式上對汽輪機(jī)各級疏水進(jìn)行少量的放散,通過擴(kuò)容器至凝汽器對其回收,減少凝結(jié)水對末級葉片的沖蝕。此外,汽輪機(jī)末一、二級葉片進(jìn)行激光硬化處理,增強(qiáng)了機(jī)組運行的抗水蝕能力。(2)為進(jìn)一步減小蒸汽壓力的波動對汽輪機(jī)安全性的影響,機(jī)組控制增加了以調(diào)節(jié)汽輪機(jī)進(jìn)汽壓力為主,功率調(diào)節(jié)為輔的負(fù)荷調(diào)節(jié)方式。這種運行方式雖然電負(fù)荷不易穩(wěn)定,但有效地保證了機(jī)組進(jìn)汽壓力的穩(wěn)定。5飽和蒸汽發(fā)電飽和蒸汽發(fā)電最大的技術(shù)瓶頸是解決飽和蒸汽對汽輪機(jī)的沖蝕,通過對工藝的優(yōu)化及機(jī)組制造方面的改進(jìn),實現(xiàn)了飽和蒸汽發(fā)電。該項目自2009年6月投入生產(chǎn)以來,汽輪機(jī)組振動、軸位